Une étude menée par l'astronome de l'Université du Michigan, Jan Roederer, a identifié 65 éléments dans l'étoile HD 222925. Quarante-deux des éléments identifiés sont des éléments lourds, qui sont répertoriés au bas du tableau périodique des éléments.

L'identification de ces éléments dans une seule étoile aidera les astronomes à comprendre ce qu'on appelle le processus de capture rapide des neutrons, ou l'une des principales façons dont les éléments lourds se forment dans l'univers.

Autant que je sache, c'est un record pour tout objet en dehors de notre système solaire. Et ce qui rend cette étoile si unique, c'est qu'elle a une proportion relative très élevée des éléments répertoriés dans les deux tiers inférieurs du tableau périodique. Nous avons même trouvé de l'or », a déclaré Jan Roederer.

Ces éléments ont été créés lors du processus de capture de neutrons rapides. C'est vraiment ce que nous essayons d'étudier : la physique pour comprendre comment, où et quand ces éléments ont été créés.

Le processus, également appelé processus r, commence par la présence d'éléments plus légers tels que le fer. Puis rapidement - en un temps de l'ordre de la seconde - les neutrons se fixent sur les noyaux des éléments plus légers. Cela crée des éléments plus lourds tels que le sélénium, l'argent, le tellure, le platine, l'or et le thorium, qui se trouvent dans HD 222925, qui sont tous rarement trouvés dans les étoiles, disent les astronomes.

Vous avez besoin de beaucoup de neutrons libres et d'un ensemble de conditions à très haute énergie pour les libérer et les ajouter aux noyaux des atomes », a déclaré Jan Roederer. Il n'y a pas beaucoup d'environnements où cela peut arriver - peut-être deux.

L'un de ces médias s'est confirmé : la fusion des étoiles à neutrons. Les étoiles à neutrons sont les noyaux effondrés d'étoiles supergéantes et sont les objets célestes connus les plus petits et les plus denses. La collision de paires d'étoiles à neutrons produit des ondes gravitationnelles et, en 2017, les astronomes ont détecté pour la première fois des ondes gravitationnelles provenant d'une fusion d'étoiles à neutrons. Une autre option pour l'émergence du processus r est la mort explosive d'étoiles massives.

C'est un pas en avant important : comprendre où le r-processus peut avoir lieu. Mais une étape beaucoup plus importante consiste à dire : qu'est-ce que cet événement a réellement fait ? Qu'y a-t-il produit ? Jan Roederer a déclaré. C'est là que commence notre exploration.

Les éléments identifiés par Roederer et son équipe dans HD 222925 ont été soit formés par une explosion massive de supernova, soit par une fusion d'étoiles à neutrons très tôt dans l'univers. Le matériau a été renvoyé dans l'espace, où il s'est ensuite transformé en l'étoile que les astronomes étudient aujourd'hui.

Cette étoile peut alors être utilisée comme modèle pour ce qui aurait pu se passer à la suite de l'un de ces événements. Tout modèle développé à l'avenir qui démontre comment le processus r ou la nature produit des éléments dans les deux tiers inférieurs du tableau périodique devrait avoir la même signature que HD 222925.

Surtout, les astronomes ont utilisé un instrument sur le télescope spatial Hubble qui peut collecter des spectres ultraviolets. Cet instrument a permis aux astronomes de collecter de la lumière dans la partie ultraviolette du spectre lumineux - une faible lumière provenant d'une étoile froide comme HD 222925.

Les astronomes ont également utilisé l'un des télescopes Magellan de l'observatoire de Las Campanas au Chili pour collecter la lumière de HD 222925 dans la partie optique du spectre lumineux.

Ces spectres codent l'empreinte chimique des éléments dans les étoiles, et la lecture de ces spectres permet aux astronomes non seulement d'identifier les éléments contenus dans une étoile, mais également la quantité d'élément contenue dans l'étoile.

Ian U. Roederer et al, The R-Process Alliance: A Nearly Complete R-Process Abundance Template Derived from Ultraviolet Spectroscopy of the R-Process-Enhanced Metal-Poor Star HD 222925. arXiv:2205.03426v1 [astro-ph.SR], arxiv.org/abs/2205.03426